Что такое твердое топливо – Твердое топливо. Классификация твердых топлив

Содержание

Виды твердого топлива для котлов отопление, чем выгоднее топить

Установив твердотопливный котел или только планируя это сделать, возникает вполне закономерный вопрос, какое топливо для него использовать что было максимально эффективно и экономически выгодно его использовать.

Виды твердого топлива для котлов отоплениеВиды твердого топлива для котлов отоплениеСуществует мнение что твердотопливные котлы очень прожорливы, требуют постоянного обслуживания, а период между циклами закладки дров настолько короткий что нельзя выходить из дома надолго. Но, это не так, совершенствуется не только система отопления с такими котлами, а и топливо, на котором они работают.

Так например, пиролизный котел работает 12 часов всего на одной закладке, а пеллетные котлы могут работать на полной автоматике. При этом, одного бункера, 2-3 тонны, может хватить на весь отопительный сезон.

Какие виды топлива для котлов сейчас существуют

Те времена когда люди топили только дровами, углем или торфом давно прошли. Современный рынок предлагает более высокий ассортимент топлива. Здесь можно найти различные брикеты, пеллеты, щепу и тд. Они имеют разный КПД, вернее калорийность, и используются в установках разных типов. Давайте разберем их подробнее, рассмотрим плюсы и минусы.

Дрова

Виды твердого топлива для котлов отопление

Виды твердого топлива для котлов отоплениеКолотые или пиленые деревянные колодки различных пород древесины давно использовались для обогрева жилья в печах и каминах. Популярны они и в наши дни, так как доступны в необходимом количестве на территории страны и стоят относительно недорого.

Эффективность использования этого топлива зависит от нескольких факторов:

  • влажность древесины,
  • порода,
  • типа самого котла.

Влажность древесины. Это пожалуй самый важный параметр, который влияет на степень эффективность. Поскольку многие не занимаются заготовкой дров вовремя, просушиться до нужного % влажности естественным путем они попросту не успевают. Так же, часто их хранят под открытым небом, и даже просушенные поленья набирают влагу в осенний сырой период.

Порода дерева. Здесь главную роль играет плотность, чем она больше тем дольше будет гореть полено, а значит выделяет больше тепловой энергии. Наиболее часто используют такие породы как: береза, клен, ясень, дуб. С них можно получить до 15 МДж/кг. Реже используют хвойные породы: ель и сосну.

Виды твердого топлива для котлов отоплениеВиды твердого топлива для котлов отопление

Кроме того что энергоэффективность меньше примерно на 15-30%, эти породы еще и содержат большое количество смол, которые засоряют дымоходы.

Тип котла. Старая печь имеет очень маленькую эффективность по сравнению например с водонагревательными твердотопливными котлами. Те, в свою очередь, также имеют различную эффективность, подробнее о них можно почитать здесь.

Немного о экологии. В нашей стране каждое домохозяйство имеет право на 15м3 дров на отопительный сезон. Это примерно 60-70 деревьев в диаметре 20 см средней высоты. Масштабы ежегодной вырубки вы можете себе представить. Поэтому стоит задуматься о энергоэффективных технологиях уже сейчас.

 

Пеллеты

Виды твердого топлива для котлов отоплениеВиды твердого топлива для котлов отоплениеУдельная теплота сгорания 3,5 кВт/час. Мелкие топливные гранулы, диаметром 6-8 мм и длинной до 5 см, с удельной влажностью не более 20%. Изготавливают путем прессования под высоким давлением различных отходов деревообработки, соломы, лузги подсолнечника, кукурузы и тд. Примерно 80% отопительных котлов в европейских странах работают именно на пеллетах, это часть развития программы энергосберегающих технологий.

Они используются как в котлах с ручной загрузкой, так и в автоматических системах с бункерами в несколько кубических метров. Подача топлива осуществляется различными механизмами, например шнеком, и контролируется автоматикой. Именно благодаря своей полной автономной работе такие котлы настолько популярны.

Различают три сорта топливных гранул:

  • Стандарт — гранулы тёмного цвета, так как изготовлены с добавлением лузги подсолнечника и гречишной шелухи. Допустимый процент зольности — 3%. Это наиболее популярный вид пеллет, потому что при хороших показателях получения тепла они имеют небольшую стоимость.
  • Премиум — гранулы белые или светло-серые. Характеризуется высокими показателями удельной теплоты сгорания и низкой зольностью — 0,4%. Изготовлены из отходов деревообработки лиственных пород древесины.
  • Индустриальный — Гранулы серого цвета изготавливаются из отходов древесины с корой. Они имеют самый низкий показатель теплоотдачи и низкую стоимость.

Интересное видео о пеллетах

Топливные брикеты

Виды твердого топлива для котлов отоплениеВиды твердого топлива для котлов отоплениеИх еще называют евродрова. Изготавливаются они путем прессования различных отходов деревообработки и сельского хозяйства. Сам процесс прессовки проходит под высоким давлением до 1000 бар и температуре порядка 260 градусом, при котором выделяется вещество лигнин, которое и склеивает частички материала достаточно прочно чтобы сформировать брикет.

Благодаря такому давления плотность заготовки может превышать плотность даже твердых пород древесины, таких как дуб и ясень, независимо от материала из которого они изготовлены.

По своему принципу процесс изготовления схож с прессовкой пеллет, только брикеты имеют больший размер и различную форму и размер. Есть возможность применять их не только в печах и котлах, но и каминах, чем существенно отличает брикеты от пеллет

Сама форма здесь играет не последнюю роль, во многих странах запрещены брикеты полностью цилиндрической формы. Это связано с пожарной безопасностью при использовании их в открытых каминах. Квадратная, шестигранная  или прямоугольная форма не даст брикету выкатится из топки во время горения.

Существуют различные виды евродров

Виды твердого топлива для котлов отоплениеВиды твердого топлива для котлов отоплениеПини-кей (pini-kay). Полено имеет квадратную или прямоугольную форму в разрезе и отверстием по всей длине. Это отверстие улучшает циркуляцию кислорода во время горения и увеличивает площадь горения. Длина до 30 см позволяет использовать их во всех видах котлов.

Эти брикеты, в свою очередь, бывают двух видов:

  1. Светлого цвета – стандартный вид, имеют плотность от 1,08 до 1,40 г/см³, что делает их очень энергоэффективным топливом.
  2. Темного цвета – кроме высокой плотности этот брикет обладает также высокими водоотталкивающими свойствами.

Виды твердого топлива для котлов отоплениеВиды твердого топлива для котлов отоплениеНестро (nestro). Это вид топлива изготовлен под меньшим давлением, поэтому и плотность меньше, 0,9-1,2 г/см³. Могут быть изготовлены только цилиндрической формы как с отверстием, так и без него. Эти брикеты имеют меньшую энергоэффективность относительно пини-кей так как их прессовка проводится под значительно меньшим давлением. Упрощенная технология удешевляет этот вид топлива, поэтому его можно назвать самым бюджетным вариантом среди всех брикетов.

Виды твердого топлива для котлов отоплениеВиды твердого топлива для котлов отоплениеРуф (RUF). Запатентованный брикет одноименной фирмы. имеет форму кирпича плотностью 0,75-0,8 г/см³. Соответственно энергоэффективность этих кирпичей ниже остальных видов.

Видео обзор этих брикетов

Преимуществом этого вида топлива является также низкая зольность. То есть они, после сгорания, оставляют мало золы 1-3% ( у дров это показатель может достигать 20%) и обслуживание котлов необходимо проводить значительно реже.

 

Почему брикеты и пеллеты эффективнее дров?

Здесь все дело в плотности и влажности этих видов топлива. Плотность брикетов выше чем у дров за счет прессования под высоким давлением. Влажность меньше, так как мелкое сырье проще и легче просушить чем поленья. К примеру, это показатель у пини-кей составляет 4-6%, у дров естественной сушки 30-40%.

Таким образом значительная часть энергии при горении дров идет на выпаривание лишней влаги. Пини-кей выделяют 4538 ккал/час, древесина березы — 3538 ккал/час.

Также, некоторое сырье, как например лузга подсолнечника, увеличивает теплотворность евродров. Однако и зольность будет выше, а значить будут дополнительные расходы на чистку дымоходом.

Таблица теплоотдачи различного топлива

Вид топливаТепловая способность, ккал/кг
Пелетты4500
Брикеты4900
Дрова2500
Уголь древесный7500
Торфяной брикет3800
Каменный уголь7400
Мазут9800
Дизельное топливо10200
Природный газ8300

С точки зрения экологии

Как упоминалось выше, на дрова уходит очень много деревьев. Несмотря на то что их запасы значительные, сейчас прирост меньше скорости вырубки. Особенно это актуально для ценных и долго растущих пород: дуба, граба, ясеня.

Пеллеты и брикеты делаются из отходов, которые зачастую просто выбрасываются, сваливаются на перегнивание или сжигание. Это стружка, ветки, больные деревья и тд. Таким образом можно значительно оптимизировать вырубку деревьев у увеличить их восстановление. Многие компании даже платят за утилизацию своих отходов.

В некоторых странах выращивают особые быстрорастущие породы лозы, которые перерабатывают на цепу и прессуют в брикеты. Тем самым увеличивают свою энергонезависимость и минимизируют вред природе.

Уголь

Виды твердого топлива для котлов отоплениеВиды твердого топлива для котлов отоплениеЭто природный минерал, образовавшийся за миллионы лет в различных слоях грунта из древесины и других растений. Люди научились добывать это ископаемое довольно давно и поняли его ценность в качестве энергоносителя.

В зависимости от сорта, уголь имеет очень высокую теплотворность, порядка 6800-8350 ккал/кг. Поэтому является наиболее высококалорийным твердым видом топлива. Однако, он не лишен и значительных недостатков. В первую очередь это цена, которая значительно выше чем у дров. Его стоимость можно сравнить с некоторыми видами брикетов, но, при этом, сжигание угля загрязняет окружающую среду. Высокая зольность требует очень частого обслуживания котлов, а сама зола требует утилизации.

Прежде чем решить каким углем лучше топить, посмотрим  угля и теплотворность:

  • Бурый уголь – до 4177 ккал/кг. Редко используется в частных домах из за сложности хранение и высокой вероятности самовозгорания.
  • Каменистый уголь – 5097-6700 ккал/кг. Самый распространенный вид топлива частных хозяйствах благодаря его свойствам, среди которых и безопасность хранения.
  • Антарциты – 5800-6500 ккал/кг. Промышленный вид угля.

Торф

Виды твердого топлива для котлов отоплениеВиды твердого топлива для котлов отоплениеИскопаемое, образовавшееся путем перегнивания остатков растений в условиях ограниченного доступа кислорода и повышенной влажности. Добывается в болотистой местности, затем брикетируется и просушивается. Теплотворность составляет 3511-4492 ккал/кг.

Это топливо давно и широко применяется как для отопления частных домовладения, так и на производстве. Доступность по цене и неприхотливость в хранении позволяет ему конкурировать с дровами и углем.

Видео обзор различных видов топлива, их эффективность

vremya-stroiki.net

Твердое топливо для печи или котла

Использование твердого топлива для обогрева своего жилья, к сожалению, для многих хозяев все еще остается безальтернативным вариантом. Впрочем, почему «к сожалению»? По мнению некоторых хозяев ни один другой тип обогрева не сравнится, скажем, с дровяным, по способностям создать в помещениях действительно комфортную атмосферу. И даже при наличии возможности перехода на иной источник энергии, они не торопятся это сделать.

Твердое топливо для печи или котла

Итак, оборудование на твердом топливе было и составится широко востребованным. А значит, его владельцам, реальным и тем более – потенциальным, следует разбираться в разнообразии этого топлива. Знать достоинства и недостатки каждого из доступных к применению в своих условиях типов. Уметь хотя бы примерно прогнозировать расход.

Этим вопросам и посвящена настоящая публикация. И начнем рассмотрение, безусловно, с наиболее популярного в наших краях твердого топлива – с обычных дров.

Самое популярное твердое топливо – дрова

Содержание статьи

Общие свойства дров

Примененное выше слово «обычные», наверное, не совсем корректное. Дело в том, что дрова могут очень существенно различаться своими «способностями» и удобством в использовании. И зависит это от многих факторов, в том числе – от породы древесины, от условий заготовки и хранения. Поэтому будет правильнее говорить – это наиболее привычное для российского домохозяина топливо.

Разные виды дров могут весьма существенно различаться своими эксплуатационными характеристиками

Но вначале – о том, чем же дрова особо привлекают хозяев печей и котлов.

К достоинствам этого вида твердого топлива можно отнести следующее:

  • Прежде всего – это доступность в большинстве регионов России. Безусловно, не везде они одинаковы по цене и по предлагаемым породам древесины. Но в основном такой тип топлива становится наиболее дешевым, а кое-где – чуть ли и не «дармовым».
  • По справедливому мнению большинства домовладельцев, ни один другой тип топлива не способен создать настолько же комфортную, уютную атмосферу в доме, как натуральная древесина. Это и характерный запах, и привычное умиротворяющее потрескивание, да и сам вид горящих поленьев.

Бытует вполне справедливое мнение, что ни одно другое твердое топливо не способно создать настолько уютную домашнюю атмосферу

  • Дровами пользуются испокон веков, а это – накопленный нашими предками опыт. Во всяком случае, от такого топлива знаешь, что можно ожидать, «сюрпризов» не предвидится.
  • Долговечность – дрова могут долго храниться на открытом воздухе (в определенных разумных пределах, безусловно), не теряя своих качеств. Даже признаки биологического поражения древесины (появление синевы, плесени и т.п.) все же оставляют дрова в разряде вполне пригодных к использованию.
  • Отходы сгорания (зола и пепел) не имеют неприятных запахов, достаточно легко удаляются из печи или котла.
  • Большинство современных котлов и печей, представленных в продаже, рассчитаны на использование дров – это, по сути, универсальное топливо для подобного оборудования. Многие из таких приборов имеют специальную конструкцию длительного горения, которая в максимальной степени использует энергетический потенциал сгорающей древесины.

Безусловно, есть у дров и свои недостатки, с которыми, так или иначе, придется мириться:

  • Прежде всего, это, конечно, объемность. Даже «оперативный» запас дров занимает весьма немало места, не говоря уже о запасе на весь отопительный период или с расчетом на несколько зим.
  • Отсюда вытекает второе – необходимо создавать весьма вместительные места хранения дров с соблюдением определенных условий, чтобы древесина не переувлажнялась и не портилась.

Одна из основных проблем – необходимость организации правильного хранения весьма больших по объему запасов дров, со всеми вытекающими трудностями.

  • Неправильные формы дров существенно осложняют их компактное складирование.
  • Как ни крути, но по своей теплотворной способности чистая древесина все же уступает многим другим типам твердого топлива.
  • Высокая скорость сгорания. Кроме того, в обычных твердотопливных печах или котлах сложно добиться равномерности прогорания дровяной закладки. Наблюдается явная разница в фазах горения и теплоотдачи – довольно «ленивый» розжиг, затем стремительное прогорание с максимальной теплоотдачей, а потом наступает фаза затухания. Эти негативные особенности довольно успешно сглаживаются в агрегатах длительного горения, работающих по принципу дожига пиролизных газов.
  • Горение дров сопровождается выделением большого количества дыма, а не прогоревшие твёрдые отходы могут составлять до 15% первичного объёма закладки.
  • Сама по себе древесина безвредна. Но если она начала поражаться грибком или плесенью, то при горении не исключается выделение весьма токсичных составляющих. Это может создать определенную угрозу здоровью домочадцев.
  • Использование дров в качестве топлива требует определенных физических усилий (колка, складирование, переноска, загрузка и т.п.). Для людей с ограниченными возможностями это порой становится большой проблемой.

Как видно, недостатки весьма существенные, но они не перевешивают достоинств. И дрова по-прежнему остаются, во всяком случае – в нашей стране, в числе наиболее востребованных типов топлива.

Дрова какой породы древесины лучше?

Уже говорилось, что эксплуатационные качества дров, заготовленных из разных пород дерева, имеют весьма существенные различия. Имеет смысл вкратце рассмотреть наиболее распространенные виды.

Прежде всего, разница обнаруживается в заложенном энергетическом потенциале того или иного сорта древесины. Проще говоря, это то количество тепла, которое выделяется при сжигании единицы измерения количества топлива (в весовом или объемном эквиваленте). Такую величину еще называют калорийностью или же удельной теплотворностью.

В таблице ниже приведена примерная удельная теплотворность дров из древесины различных пород. Здесь уместно небольшое пояснение. Эта величина может измеряться в килокалориях на килограмм, в джоулях. Но раз мы больше привыкли к выражению мощности отопительных агрегатов в киловаттах, то имеет смысл сразу привести и «калорийность» топлива именно к этим единицам измерения.

Порода древесиныСредняя теплотворность сухих дров по массе (кВтч/кг)Средняя теплотворность сухих дров по складскому объему, кВтч/м³ То же – для влажной древесины (не прошедшей минимум годичного цикла сушки)
Бук4.222001930
Дуб4.221001850
Ясень4.221001850
Рябина4.221001850
Береза4.319001670
Вяз4.119001670
Клен4.119001670
Осина4.117501400
Ольха4.115001300
Ива (верба)4.114001230
Тополь4.114001230
Сосна4.417001500
Лиственница4.417001500
Пихта4.416001400
Ель4.314001200

Ну теперь вкратце пройдемся по породам древесины.

Дрова из древесины хвойных пород

Начнем именно с них, потому что здесь все можно объяснить максимально коротко. Дело в том, что дрова их хвойных пород древесины в качества топлива для печи или котла системы отопления лома лучше не рассматривать.

Хвойные дрова – далеко не лучший вариант для системы отопления дома

Если взглянуть в таблицу, то, вроде бы, у них весьма неплохой энергетический потенциал, повыше, чем у большинства лиственных пород. Но вот соседний столбец, в пересчете на кубометр, показывают, насколько они уже проигрывают за счет своей малой плотности. То есть объемы дров, необходимые для поддержания тепла в доме, значительно возрастают.

Далее, любая хвойная древесина насыщена смолам и эфирными маслами. Эти вещества имеют высокую горючесть, и закладка таких дров прогорает гораздо быстрее лиственных, что тоже крайне невыгодно. Кроме того, смолистость обуславливает и большое количество дыма, с высокой концентрацией вязких продуктов. Это приводит к очень быстрому зарастанию и внутренних каналов печи, и дымоходной трубы.

Таким образом, применять на нужды отопления дрова из древесины хвойных пород можно исключительно при отсутствии возможности использовать другие. Иное дело баня – здесь хвойные поленья более чем уместны, так как они способны создавать уникальную банную атмосферу, опять же – из-за высокого содержания смол и эфирных масел.

Дрова из лиственных пород
  • Наиболее популярными, пожалуй, считаются берёзовые дрова. Они относительно недороги, так как это дерево в изобилии произрастает в большинстве регионов страны. Но не только доступность делает такое топливо широко востребованным.

Березовые дрова, без сомнения, можно отнести к числу наиболее популярных

Горение берёзовых дров сопровождается выделением совершенно особенного аромата, которой, кстати, не лишен оздоровительных качеств. Не зря березовым жаром с давних времен народные целители боролись с простудными заболеваниями и с недугами органов дыхания.

Древесина березы насыщена природным дегтем, который, кстати, является углеводородным соединением и повышает теплоотдачу дров при горении. И вообще, по удельной калорийности береза занимает одно из лидирующих мест среди широкодоступных пород.

К недостаткам, причем весьма серьезным, относят недолговечность таких дров. Длительное хранение им не идет на пользу – уже через два-три года после заготовки дрова начинают утрачивать свои достоинства. Появляется трухлявость, резко падают показатели теплоотдачи. Это необходимо учитывать при организации запасов топлива – оно постоянно будет нуждаться в «ротации».

  • Одними из самых эффективных для отопления являются дубовые дрова. Древесина очень плотная, с высокими показателям теплоотдачи. Стало быть, и весьма экономная в расходовании. Это несколько сглаживает весьма высокую цену такого топлива.

Дубовые дрова можно отнести к «элите», и стоимость их для многих домовладельцев является неподъемной

Горящие дубовые дрова источают своеобразный приятный, слегка терпкий аромат, обладающий лечебными свойствами. А по создаваемому жару у них вообще мало конкурентов.

Кстати, классическая итальянская пицца готовится исключительно на дубовых дровах. Да и у нас многие домовладельцы создают запасы таких поленьев именно для приготовления блюд на мангале или в печи-барбекю.

Если приобретаются дубовые дрова, то предпочтение следует отдавать тем, что заготовлены из деревьев среднего возраста. Слишком тонкие еще «не набрались энергетикой природы», а старые деревья, увы, начинают ее растрачивать.

  • Если есть возможность приобретения ольховых дров – то это очень удачный вариант. Достоинств у такого топлива – немало.

Ольховые дрова очень сложно спутать с любыми другими – их отличает необычная расцветка на срезе древесины, от желтого, охристого цвета и даже до откровенно красного. Насыщенность оттенка зависит в основном от конкретной породы ольхи, а их произрастает – больше двух десятков.

Ольховые дрова – отличное решение для отопления дома. Их сложно спутать с другими благодаря необычной расцветке древесины.

Очень полезное качество ольховых дров – это неприхотливость в условиях сушки. Древесина активно избавляется от влаги самостоятельно, не впитывая ее избытка извне.

На протяжении трех лет после заготовки ольховые дрова обладают ароматическими свойствами. В дальнейшем это качество постепенно улетучивается, но на теплотворности дров такая потеря не отражается. И в целом они могут храниться довольно долго.

При высокой теплоотдаче, такое топливо дает минимальное количество дыма. Кстати, именно ольховые дрова по этой причине служили для протопки бань «по-черному». И еще одно важное свойство – продукты сгорания ольхи являются отличным средством для очистки дымохода от скоплений сажи. Поэтому запас таких дров для периодического профилактического использования рекомендуется создать в любом случае.

  • Дрова из осины обладают некоторыми сходными с ольховыми поленьями качествами, например, способностью разрыхлять сажевые наросты в дымоходной трубе и давать не давать дыма и копоти при горении. Но в остальном они существенно проигрывают.

Осиновые дрова – эффективность их использования для отопления невысока

Древесина рыхлая, для получения должной отдачи ее потребуется слишком много. Поэтому осиновые дрова если и применяются, то для очистки дымохода и для розжига других, более плотных дров – занимается огнем осина очень хорошо.

  • Липовые дрова обладают хорошим целительным эффектом, поэтому часто используются в банях, особенно в «дуэте» с медовыми отварами. Но этой древесине свойственно очень тяжело и долго разжигаться, правда, с последующим активным горением и высокой теплоотдачей.

Липовые дрова очень неохотно воспламеняются, но затем дают вполне приличную теплоотдачу

Все вроде бы ничего, но вот долговечность таких дров явно не на высоте. Двух лет обычно уже хватает, чтобы они растеряли свои достоинства.

  • Тополевые и ивовые дрова модно смело отнести ко второсортному топливу. Они очень быстро прогорают, не давая при этом ожидаемого тепла. То есть потребуется слишком большое их количество, чтобы добиться нужного нагрева печи или котла.

Одним словом, их применение оправдано исключительно в тех случаях, когда вообще нет никакой альтернативы.

  • Дрова из фруктовых деревьев – как правило, это очень качественное плотное топливо с высокой теплоотдачей. Но вот только заготовка их в сколь-нибудь существенных для нужд отопления масштабах – дело проблематичное. Разве что в непосредственной близости проводится масштабная вырубка плодового сада.

Дрова из фруктовых деревьев – это обычно очень качественное топливо. Вопрос лишь в том, где его заготовить в заслуживающих внимания масштабах?

Запас таких дров иметь, конечно, не помешает никому. Ничего, наверное, лучше не придумать для коптильни, гриля, мангала, барбекю.

Завершая вопрос с дровами, отметим еще несколько рекомендаций.

  • Качество дров всегда очень сильно зависит не только от породы древесины, но и от степени просушки. Свежеспиленные дрова применяться не должны – от них будет много дыма и копоти с гораздо меньшей, чем ожидается, теплоотдачей. В таблице выше наглядно показана эта разница.
  • Наиболее качественное топливо получается из деревьев, сваленный зимой, года в стволах практически отсутствует сокодвижение. Такие дрова быстро сохнут и обладают максимальным энергетическим потенциалом. При этом напиленные поленья перед колкой и укладкой в дровяники должны хорошенько вылежаться и проветриться в течение четырёх ÷ шести месяцев.
  • Дрова из сваленных весной или и летом деревьев к началу отопительного сезона, как правило, не готовы. То есть это уже запасы как минимум на следующий год.

Про условия хранения дров здесь останавливаться не будем – это целая «наука», требующая отдельного рассмотрения. И такая статья вскорости обязательно будет опубликована на нашем портале.

Возможно, вас заинтересует информация о том, какие характеристики обеспечивают дровяные печи

Другие виды твёрдого топлива для печей и котлов

К этой группе можно отнести топливные брикеты и пеллеты, изготовленные из древесных отходов, а также природные ископаемые – уголь и торф.

Посмотрим их вкратце по порядку.

Топливные брикеты и пеллеты

На любом деревообрабатывающем производстве остается большое количество мелких отходов – опилок, стружки, щепы, снятой коры и т.п. Когда-то их утилизация становилась даже немалой проблемой – приходилось бесполезно сжигать тонны этого вполне пригодного для применения сырья. Со временем были разработаны технологии, позволяющие изготавливать из подобных отходов заменители привычных дров.

  • Топливными древесными брикетами уже давно пользуются в зарубежье. В наших краях отношение к ним было поначалу настороженное, но сейчас уже много домовладельцев рассматривают их как основной тип топлива для своего отопительного оборудования.

В продаже представлено несколько разновидностей таких брикетов.

Очень удобны в транспортировке, складировании, загрузке в топку брикеты RUF, имеющие характерную форму аккуратных кирпичиков. Пожалуй, их можно отнести к наиболее популярным на сегодняшний день.

Очень удобные и обладающие высокими эксплуатационными показателями топливные брикеты RUF.

В их состав не входит нечего лишнего, кроме измельченных древесных опилок. Никаких связующих при производстве не используется. В процессе прессования активизируется природное клейкое вещество, входящее в состав целлюлозы – лигнин. Брикеты отлично «держат форму», не крошатся, а после сгорания оставляют минимальное количество отходов.

Возможно, вам будет интересна информация о том, как сделать теплоаккумулятор для твердотопливного котла

Видео: Как правильно выбрать топливный брикет типа RUF?

Более приближены к классическим формам брикеты, которые часто называют «евродровами». Их производством занимается немало компаний, например, хорошим спросом пользуется бренд «Pini Kay».

Брикетам придается приближенная к цилиндру форма, но все же с «огранкой», по типу карандаша – так их проще складировать, да и по полу они «разбегаться» не станут. Сквозной канал по центру обеспечивает повышение площади горения.

Топливные брикеты из прессованных древесных отходов «Pini Kay», или, как их чаще величают – «евродрова».

Такие брикеты проходят специальную поверхностную термическую обработку, что делает их отлично защищенными даже от прямого контакта с водой.

К достоинствам древесных топливных брикетов можно смело отнести следующее:

— Хорошая длительность равномерного горения с одинаково высокой в течение всего цикла теплоотдачей (больше чем у обычных дров).

— Брикеты сгорают почти без остатка – твердые отходы не превышают 1÷3% от заложенного в топочную камеру объема топлива. Зола, кстати, является неплохим удобрение для приусадебного участка.

— Очень малое дымообразование. Кроме того, дым практически не имеет запаха. В целом же, благодаря отсутствию сторонних компонентов, такое топливо можно отнести к разряду не причиняющих вреда окружающей среде.

— Удобство транспортировки и хранения. Брикеты на месте своего хранения, кстати, практически не оставляют мусора.

К недостаткам отнесем следующее:

— Стоимость брикетов является вполне доступной, но у некоторых хозяев, привыкшим к дровам или имеющих возможность запасаться дровами чуть ли не бесплатно, на этот счет другое мнение.

— Жара от брикетов меньше, чем от дров твердых пород – в бане они в качестве топлива малопригодны.

— На них жалуются за неспособность создать «живую» комфортную атмосферу, характерную для именно дровяной печи.

— Нужна определенная сноровка в их использовании. Для розжига часто приходится применять специальные легковоспламеняющиеся жидкости.

— При несоблюдении правил хранения способны постепенно терять в прочности – рассыпаться.

  • Пеллеты – это тоже, по сути, прессованные брикеты, только миниатюрных размеров. При их производстве измельчённые древесные отходы пропускаются через специальную матрицу- экструдер, и на выходе получаются «колбаски» — цилиндры диаметром 6÷10 мм и длиной в 10÷40 мм. Никаких связующих – прессование обеспечивается опять же за счет наличия лигнина.

Готовые пеллеты после сушки запаковываются во влагонепроницаемые мешки и в таком виде поступают в продажу.

В принципе, все достоинства и недостатки, присущие топливным брикетам, характерны и для пеллет. Но есть и особенность – не для каждого котла или печи они подойдут, просто из-за специфической миниатюрной формы гранул. Или придется провалить некоторую модернизацию имеющегося агрегата, или же – приобретать подходящую модель.

Но зато современные пеллетные котлы оснащены загрузочным бункером и системой автоматической дозированной подачи топлива в камеру сгорания. А это значит, что вмешательство в работу отопительного оборудования становится более редким – частых загрузок не требуется.

Отопительный котел с системой автоматической подачи пеллет из бункера в камеру сгорания

Использование пеллет становится все более популярным. В подтверждение тому может быть то, что домашние умельцы уже освоили самостоятельное изготовление агрегатов для производства пеллет в домашних условиях. Находка для того, кто имеет свободный доступ к отходам деревообработки!

Цены на пеллетные котлы

пеллетные котлы

Уголь в качестве твердого топлива

Информация о классификации этого типа твердого топлива и его характеристиках заслуживает отельной статьи, и она будет включена в ближайший план работы. А пока – только о некоторых аспектах применения угля в твердотопливных печах и котлах.

Прежде всего, это топливо все же не универсально. Точнее, далеко не каждый агрегат способен работать с его использованием. То есть прежде чем рассматривать вариант использования угля в качестве основного источника энергии, следует лишний раз убедиться, что в паспорте прибора такая возможность отдельно оговорена.

Все дело в особенностях этого топлива – это нестабильный химический состав разных марок, затрудненный розжиг, высокая теплоотдача и весьма значительное количество непрогораемых отходов (шлака), доходящее порой до 45% от объема загрузки.

В качестве топлива используются три типа угля – бурый, каменный различных подвидов, и антрацит.

  • Бурый уголь – самый «молодой» с геологической точки зрения. Теплотворная способность его невелика, шлака дает много, поэтому его обычно даже всерьез не рассматривают. Кроме того, его транспортировка и хранение – весьма рискованное дело, так как в нем еще не утихли биохимические процессы, и при определенных условиях (повышенной влажности) нельзя исключить процессы прения, переходящие в тление и самовозгорание.
  • Каменный уголь применяется чаще всего. У него – весьма сложная классификация, но можно отметить, что для печей или котлов хорошо подходят длиннопламенные марки (ДПК). Слабоспекающиеся угли имеют более низкую теплоотдачу и больший зольный остаток, и применение их менее рентабельно. От тощих углей остается до 45% шлака, и они сложны в розжиге. Но невысокая цена и довольно неплохая теплоотдача все же делает их востребованными для котлов с выраженно хорошей тягой.

На иллюстрации – каменный уголь длиннопламенный ДПК крупной фракции

  • Наиболее высокие показатели теплотворности – у антрацита. Ему свойственны также минимальное количество шлака, невысокое дымообразование. Но широкого применения в бытовых системах отопления он не находит, причем, что интересно, именно из-за своего главного достоинства.

Антрацит – самые высокие показатели теплотворности, и по этой же причине — серьёзные ограничения по применению в котлах и печах бытовых систем отопления

Дело в том, что использование антрацита допускается исключительно в тех моделях котлов или печей, у которых это особо оговорено. Далеко не каждый агрегат способен справиться с высокими температурами горения антрацита – можно непродуманными действиями попросту «убить» дорогостоящее оборудование. А «вторая сторона медали» — только в таких специальных отопительных агрегатах продумана возможность максимального использования энергетического потенциала этого угля. В противном же случае его применение становится нерентабельным, а КПД печи или котла резко падает.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как работают твердотопливные котлы длительного горения

В завершение раздела тоже приведем табличку с показателями теплотворности альтернативных дровам типов твердого топлива. Там еще указаны торфяные брикеты. Но, как видно из показателей, энергоотдача от них невелика, хуже даже чем у бурого угля. И вряд ли есть смысл их использовать для отопления дома, если имеется возможность применить любой другой вид твердого топлива.

Тип твердого топливаСредняя теплотворность толива по массе (кВтч/кг)Средняя теплотворность топлива по складским мерам (кВт/т)
Антрацит8.18100
Древесный уголь8.68600
Каменный уголь6.26200
Бурый уголь4.24200
Топливные брикеты, пеллеты5.65600
Торфяные брикеты3.43400

Как рассчитать, сколько твердого топлива необходимо иметь в запасе?

Безусловно, любой владелец твердотопливного отопительного агрегата желал бы знать, какое количество дров (брикетов, угля) ему потребуется, чтобы беспроблемно пережить зимний сезон. Это поддается расчетам, приблизительным, безусловно, но в масштабах «отопительной компании» все же в достаточной степени достоверным.

Чтобы упростить читателю задачу, не станем приводить формул – просто предложим ему воспользоваться возможностями онлайн-калькулятора, в который уже заложен нужный алгоритм вычислений. А ниже калькулятора будут даны необходимые пояснения по выполнению расчета.

Калькулятор расчета среднего расхода твердого топлива для отопления

Перейти к расчётам

Пояснения по выполнению расчетов
  • Исходным значением для проведения вычислений является та тепловая мощность формула, которую требуется затратить на полноценный обогрев дома. Важный нюанс – это не максимальная тепловая мощность печи или котла, прописанная в паспорте, так как она обычно завышена – модель приобретается с весьма значительным эксплуатационным запасом.

А нас же интересует именно количество тепловой энергии, которое требует специфика отапливаемых помещений и всего дома в целом. Как ее определить – повторяться не станем, так как это очень подробно изложено в специальной публикации нашего портала.

Возможно, вас заинтересует информация о том, что собой представляет буферная емкость для твердотопливного котла

Как определить потребность в тепле для помещений дома или квартиры?

Вниманию читателя предлагается алгоритм, учитывающий не только площадь помещений, но и массу других специфических факторов, в большей или меньшей степени влияющих на мощность обогрева. Выполнить пошагово самостоятельно такой расчет отопления любому читателю поможет специальная статья, в которой подробно описывается и обосновывается каждое действие.

  • Любой твердотопливный отопительный агрегат часть выработанного тепла теряет. Эти потери характеризуются коэффициентом полезного действия, который обязательно указывается в паспорте прибора.
  • Далее, следует выбрать направление расчета – проводится ли он для дров, или для других типов твердого топлива. В зависимости от выбранного пути открываются дополнительные поля ввода данных.

— Если выбраны дрова, то выбирается из выпадающего списка порода древесины, а затем указывается степень просушки дров.

— В случае выбора иных типов топлива откроется поле со списком – выбираем нужный вариант.

  • После нажатия на кнопку расчета появится искомый результат. Для удобства он показывается для суточного, недельного и месячного расхода.

Маленький нюанс: если выбирался расчет для дров, то единицы измерения для показанного значения – кубометры. Для всех остальных видов твердого топлива результат имеется в виду в тоннах. В калькуляторе даны соответствующие подсказки.

Следует правильно понимать, что точность таких вычислений все же довольно сильно страдает. Причина банальна – расчет проводится для самых неблагоприятных условий. А между тем, сильные холода обычно не столь продолжительны, бо́льшую часть зимы морозы стоят умеренные, а нередко еще и сменяются оттепелями. То есть в любом случае расход должен быть несколько ниже.

Ничего страшного – запас всегда полезен, случается всякое. Ну а спустя пару лет эксплуатации хозяевам уже и вовсе никакие расчеты не потребуются – они прекрасно буду знать, какого и сколько топлива им нужно заготовить на сезон.

*  *  *  *  *  *  *

Завершим статью интересным видеосюжетам, в котором сравниваются достоинства и недостатки дров и топливных брикетов

Видео: Сравнение обычных дров и топливных древесных брикетов

otoplenie-expert.com

Твердое топливо для котлов отопления

Твердое топливо (ТТ) для котлов это класс горючих веществ применяемых в качестве топлива для отопления загородных домов и объектов хозяйственного назначения. Существуют множество видов твердого топлива, можно сказать, что по сравнению с газом или жидким топливом оно весьма разнообразно это: дрова, уголь, торф, топливные брикеты (евродрова), пеллеты и т.д. Буквально все, что может гореть, можно попробовать сжечь в твердотопливном котле. Конечно, для стабильной и безопасной работы котла лучше использовать в качестве топлива вещества, рекомендованные производителем.

В данной статье мы расскажем о традиционных видах теплого топлива, таких как дрова и уголь. Они подходят для индивидуального отопления и доступны на большей части территории нашей страны. Пеллеты или древесные гранулы значительно отличаются от других видов твердого топлива, поэтому мы посвятим им отдельную статью на нашем сайте.

Преимущества и недостатки твердого топлива

Благодаря своей доступности твердое топливо является традиционным источником тепла для обогрева домов в нашей стране, вспомним хотя бы русскую дровяную печь. На сегодняшний день дрова и уголь занимают только часть рынка, так как помимо преимуществ они обладают недостатками, ограничивающими их использование. Расскажем о них подробнее.

Преимущества твердого топлива:

  • экономичность. Во многих регионах РФ дрова или уголь являются самым доступным видом топлива для отопления. Только отопление природным газом обходиться дешевле, но он доступен далеко не везде
  • автономность. Используя твердое топливо можно построить полностью автономную отопительную систему. Отопление на базе твердотопливного котла с естественной циркуляцией теплоносителя, может работать без каких либо внешних коммуникаций, в том числе и электричества. Это важно в случае если дом находиться вне населенных пунктов или качество работы доступных коммуникаций оставляет желать лучшего. В этом случае твердотопливный котел устанавливают в качестве резервного источника тепла на случай отключения газа, электричества или перебоев с поставками дизельного топлива
  • уют. Дровяная печь может создать неповторимую атмосферу в загородном доме или бане. Для многих домовладельцев этот фактор является решающим

Недостатки твердого топлива:

На наш взгляд основным и решающим недостатком твердого топлива является отсутствие возможности автоматизировать работу отопления. На практике это означает, что придется лично контролировать работу котла или нанимать для этих целей кочегара, что накладно и не всем подходит. В идеальных условиях (оптимальная влажность топлива, размер отдельных кусков угля и т.д.) время работы твердотопливного котла на одной закладке топлива составляет 1 сутки для угля и 6-8 часов для дров. Соответственно необходимо будет постоянно наполнять топку вручную. Для охотничьего домика или бани используемой время от времени это не критично, но для постоянного проживания с семьей не подойдет.

На сегодняшний день существуют технические решения, позволяющие частично или полностью преодолеть эти недостатки. Это, например, установка теплоаккумулятора или использование в качестве топлива древесных гранул - пеллет. Подробнее об этом можно почитать в соответствующих статьях на нашем сайте.

Виды твердого топлива

Все виды твердого топлива имеют растительное происхождение, в том числе и каменный уголь. Основным элементом при сгорании (окислении) которого выделяется тепло, является углерод. Далее мы перечислим основные виды твердого топлива и дадим их краткое описание.

  • дрова. Суда можно отнести как собственно части деревьев подходящего размера, так и всевозможные отходы лесопилок (щепа, опилки, горбыль и т.д.) . Сжигание дров не наносит значительного вреда экологии так как в них не содержится сера, в атмосферу выделяется столько же СО² как при естественном биоразложении древесины. Низкое содержание серы в дымовых газах имеет еще один положительный эффект - снижение коррозийного воздействия конденсата на внутренние поверхности топки котла и дымоход. Еще одним положительным качеством дров является низкая зольность, в среднем 1% от массы.
  • уголь. Ископаемый уголь бывает разным: бурый, каменный, антрациты и т.д. В индивидуальном отоплении применяется в основном каменный уголь. Его отличает высокая теплота сгорания, а так же простота хранения и доступность. В некоторых регионах каменный уголь является самым дешевым видом топлива для отопления.
  • торф. Торф является традиционным видом ТТ, его начали использовать значительно раньше чем каменный уголь. При этом по своим характеристикам и удобству применения он уступает дровам и углю, поэтому для отопления загородных домов его используют не часто.
  • древесные гранулы - пеллеты. Пеллеты представляют собой гранулы цилиндрической формы, спрессованные из отходов деревообработки. Благодаря стандартному размеру гранул появилась возможность автоматизировать подачу топлива от места хранения (специальный бункер) к горелке котла. Древесные гранулы являются относительно новым и довольно перспективным видом твердого топлива для индивидуального отопления.

Несмотря на некоторые недостатки отопление твердым топливом находит широкое применение в нашей стране. Благодаря появлению новых современных видов ТТ таких как пеллеты и высокотехнологичных пиролизных котлов данный вид топлива не потеряет своей актуальности и в обозримом будущем.

www.tsm-company.ru

Твёрдое ракетное топливо - это... Что такое Твёрдое ракетное топливо?

Question book-4.svg В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 15 мая 2011.

Твердое ракетное топливо — твёрдое вещество или смесь отдельных веществ, способная гореть без доступа воздуха, выделяя при этом большое количество газообразного рабочего тела, нагретого до высокой температуры, используемого в твёрдотопливных ракетных двигателях для создания реактивной тяги.

Классы

Двухосновные топлива (гомогенные)

Эти топлива представляют собой твёрдые растворы (обычно — нитроцеллюлозы) в нелетучем растворителе (обычно в нитроглицерине). Формально можно рассматривать нитроцеллюлозу как горючее, а нитроглицерин как окислитель, но оба вещества содержат как горючие компоненты (углерод и водород), так и окислительные (кислород, связанный с азотом). Однако, в нитроцеллюлозе имеется недостаток кислорода, а в нитроглицерине — его небольшой избыток. Достоинства таких топлив — хорошие механические, температурные и другие конструкционные свойства, высокая стабильность при хранении, отработанность и дешевизна, а также практически полное отсутствие в продуктах горения конденсированной фазы и вредных веществ. Недостатки — сравнительно невысокий удельный импульс.

Смесевые топлива

Исторически первым смесевым топливом был чёрный порох, однако сейчас он применяется в качестве твёрдого ракетного топлива только в фейерверочных, сигнальных и модельных ракетах. Современные смесевые топлива состоят обычно из перхлората аммония, выполняющего роль окислителя, алюминия (изредка магния) в форме мелкодисперсного сферического порошка, и органического полимера — связующего. Металл и полимер играют роль горючего, причём металл является основным источником энергии, а связующее — основным источником газообразных продуктов (рабочего тела), так как ввиду высокой температуры кипения оксид алюминия не может быть газом в ракетном двигателе и не может совершать работы при расширении в сопле. В последние десятилетия для повышения энергетических свойств твёрдых ракетных топлив, а также уменьшения вредного влияния на экологию, ведётся интенсивный поиск бесхлорных окислителей для ТРТ, но все предлагаемые вещества пока слишком дороги для крупномасштабного применения. Энергетика ТРТ для боевых баллистических ракет повышается добавкой октогена в ТРТ, это несколько ухудшает эксплуатационные свойства, но позволяет достичь требуемых характеристик при существенно меньшей стартовой массе ракеты. Другой эффективный бесхлорный окислитель, нашедший применение в ТРТ для баллистических ракет — динитрамид аммония (АДНА).

Процесс горения

  1. Стадия инертного прогрева;
  2. Стадия разложения компонентов топлива;
  3. Стадия химического взаимодействия газообразных окисл. горючих элементов. При этом взаимодействии выделяется большое количества тепла.

Факторы, влияющие на величину скорости горения:

  • Состав топлива
  • Влияние начальной температуры
  • Влияние давления в камере сгорания
  • Влияние технологических добавок
  • Влияние скорости газового потока, обдувающего горящую поверхность топлива

Применение

Наиболее распространённые виды топлива

  • В твердотопливных ускорителях для запуска ракет и/или ракетах ближнего боя (ПТУР, ПТРК), как правило, используются дешёвые порохи на основе твёрдого раствора нитроцеллюлозы в нитроглицерине.
  • В ракетах-носителях (к примеру: американских челноках), МБР и других требующих максимальной энергетики твердотопливных ракетах, как правило, применяются смесевые топлива.
  • В 2009 году в США прошли наземные огневые испытания твердотопливного двигателя на основе водяного льда и мелкодисперсного (около 80 нанометров) алюминиевого порошка.[1][2] На сегодняшний день НАСА рассматривает эту смесь как весьма перспективную (особенно в силу дешевизны) альтернативу твёрдому топливу.

Российские разработчики и производители твёрдого ракетного топлива

Примечания

Ссылки

dic.academic.ru

твердое топливо - это... Что такое твердое топливо?


твердое топливо
[solid fuel] — топливо, характеризующееся общим для всех его видов агрегатным состоянием. Твердое топливо обладает свойствами сыпучего тела, позволяющего добывать, складировать и перемещать его посредством общеизвестных механических систем и транспортных устройств. Различают естественные (природные) и искусственные виды твердого топлива. К естественным видам твердого топлива относят: древесину, торф, бурый и каменных угли, горючие сланцы. К искусственным: древесный уголь, полукокс, кокс, формованный кокс, Топливо
— условное топливо
— пылевидное топливо
— комбинированное топливо
— искусственное топливо
— жидкое топливо
— газообразное топливо
— естественное (природное) топливо
— металлургическое топливо

Энциклопедический словарь по металлургии. — М.: Интермет Инжиниринг. Главный редактор Н.П. Лякишев. 2000.

Смотреть что такое "твердое топливо" в других словарях:

  • Твердое топливо — горючий материал, состоящий из горючей части и негорючей части (балласта). См. также: Топливо Финансовый словарь Финам …   Финансовый словарь

  • твердое топливо — kietasis kuras statusas T sritis chemija apibrėžtis Kietos degiosios medžiagos, naudojamos šiluminei energijai gaminti. atitikmenys: angl. solid fuel rus. твердое топливо …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • твердое топливо — ▲ топливо ↑ твердое (состояние) дрова. дровозаготовки. дровосек. торф. сланец. кукерсит. кизяк. | термит …   Идеографический словарь русского языка

  • Твердое топливо — …   Википедия

  • ТОПЛИВО — ТОПЛИВО, горючие вещества, применяемые для получения тепла. По физ. состоянию Т. делят на твердое (дрова, торф, уголь, антрацит, кокс), жидкое (мазут, нефть, керосин, спирт) и газообразное (светильный газ, водяной газ и др.). По хим. составу Т.… …   Большая медицинская энциклопедия

  • ТОПЛИВО — ТОПЛИВО, топлива, мн. нет, ср. Вещество, материал, которым топят (см. топить1 в 1 знач.). Твердое топливо (дрова, уголь). Жидкое топливо (нефть). Премия за экономию топлива. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • топливо — 25 топливо: Вещество, которое может быть использовано в хозяйственной деятельности для получения тепловой энергии, выделяющейся при сгорании. Источник: ГОСТ Р 53905 2010: Энергосбережение. Термины и определения оригинал документа 3.9.7 топливо …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • топливо твердое из бытовых отходов — 4.1.14 топливо твердое из бытовых отходов (solid recovered fuel): Твердое топливо, подготовленное из неопасных отходов и предназначенное для выработки энергии на мусоросжигательных фабриках (установках) или фабриках (установках) попутного… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • твердое биотопливо — 4.1.13 твердое биотопливо (solid biofuel): Твердое топливо, произведенное прямо или косвенно из биомассы. Примечание Гармонизировано с ГОСТ Р 54219. Источник: ГОСТ Р 54235 2010: Топливо твердое из бытовых отходов. Термины и определения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Топливо — [fuel] горючие вещества, выделяющие при сжигании значительного количества теплоты, используемые непосредственно в технологических процессах или преобразовывается в другие виды энергии. Для сжигания топлива служат разные технические устройства:… …   Энциклопедический словарь по металлургии

metallurgicheskiy.academic.ru

Твёрдое ракетное топливо — Википедия. Что такое Твёрдое ракетное топливо

Твёрдое ракетное топливо — твёрдое вещество или смесь отдельных веществ, способная гореть без доступа воздуха, выделяя при этом большое количество газообразного рабочего тела, нагретого до высокой температуры. Используется в твердотопливных ракетных двигателях для создания реактивной тяги.

Основные виды

Гомогенные топлива

В гомогенных топливах одни и те же молекулы одновременно играют роль топлива и окислителя, такие топлива практически всегда включают в себя нитроцеллюлозу.[1]

Поскольку увеличение толщины горящего свода свыше 10 мм для одноосновных топлив затрудняется из-за длительности удаления летучего растворителя из толстосводных пороховых шашек,[2] из гомогенных топлив наиболее распространены двухосновные топлива — твёрдые коллоидные растворы (как правило, нитроцеллюлозы) в нелетучем растворителе-пластификаторе (обычно в нитроглицерине, но используются и другие взрывчатые вещества, например, ЭГДН, ди- и тринитротолуол). Классическим примером данного вида топлив являются баллиститные ТРТ. Нитрат целлюлозы имеет отрицательный кислородный баланс, нитроглицерин имеет небольшой положительный кислородный баланс. Производство шашек ТРТ данного типа предусматривает проходное прессование на шнековом прессе при температуре 60-80 °С.

К достоинствам таких топлив относятся хорошие механические (предел прочности современных баллиститных топлив составляет 10-20 МПа, что на порядок превосходит смесевые ТРТ[3]), температурные[уточнить] и другие конструкционные свойства, высокая стабильность при хранении[источник не указан 967 дней], отработанность промышленностью и дешевизна, а также низкое содержание в продуктах горения твёрдых и конденсированных частиц (то есть «бездымность») и экологически вредных веществ (благодаря отсутствию в составе хлора). Недостатками же являются ограниченные возможности повышения удельного импульса и невозможность получения шашек большого размера (диаметром более 1 метра)[4].

Дымный порох

Исторически первым смесевым топливом был чёрный порох, однако сейчас он применяется в качестве твёрдого ракетного топлива только в пиротехнических изделиях различного назначения и модельных ракетах. Он прост в получении, но имеет низкий удельный импульс, неравномерность горения, гигроскопичен, сложно получить шашки большого размера. При хранении шашек большого размера более 1-3 лет, происходит растрескивание шашки вследствие роста кристаллов селитры и изменения влажности шашки. Образовавшиеся трещины снижают стабильность хранения и могут привести к разрушению шашки при горении. Для повышения стабильности хранения пороховых шашек из дымного пороха, в конце 19-го века в Швеции было предложено заменить часть древесного угля на асфальт-битумную фракцию нефти. Это увеличило срок годности шашек диаметром 200-800 мм почти в 3 раза (до 7 лет для шашек диаметром 200 мм). С освоением промышленностью бездымных порохов, шашки ТРТ диаметром более 40-50 мм не производят из дымных порохов.

Современные смесевые топлива

Смесевые твёрдые топлива (СТТ) представляют собой смесь твёрдых горючего и окислителя. Существует большое количество различных смесей пригодных для ракетостроения. Как правило все они создаются вокруг небольшого количества эффективных твёрдых окислителей, которые комбинируют с разнообразными горючими веществами. Наиболее известные окислители:

В качестве горючего используются:

  • металлы или их сплавы (алюминий, магний, литий, бериллий), гидриды металлов.
  • полимеры и смолы (полиэтилен, полиуретан, полибутадиен, каучук, битум).
  • Другие вещества, например полисульфиды, бор, углерод.

В современных твердотопливных двигателях большой мощности чаще всего применяют смесь перхлората аммония с алюминием и каучуками. Иногда вместо каучуков используют полиуретан, что позволяет повысить срок годности шашки ТРТ и увеличить её жёсткость, но, в ущерб технологичности производства. Алюминий является основным источником тепловой энергии благодаря высокой теплотворности реакции окисления. Однако ввиду высокой температуры кипения оксид алюминия в реактивной струе РДТТ является твёрдым веществом и не совершает термодинамической работы при расширении в сопле. Поэтому основным источником газообразных продуктов является полимерное связующее. Примесь твёрдых продуктов сгорания ТРТ увеличивает внутреннее трение в реактивной струе газов, что снижает КПД работы РДТТ. Удельный импульс такого топлива около 250-280 секунд.

В ряде военных изделий с высокими ТТХ вместо перхлората аммония иногда применяется динитрамид аммония, дающий больший удельный импульс. Однако он гораздо дороже, требует аккуратного обращения на стадии производства шашки ТРТ и повышает восприимчивость шашки к прострелу и детонации.

Энергетика ТРТ для ряда ракет военного назначения (ЗУР, МБР, УР воздушного боя и пр.) повышается добавкой октогена в ТРТ, это несколько ухудшает эксплуатационные свойства, но позволяет увеличить удельный импульс тяги ТРТ[5].

В последние десятилетия для повышения энергетических свойств твёрдых ракетных топлив, а также уменьшения вредного влияния на окружающую среду, ведётся интенсивный поиск бесхлорных окислителей для ТРТ на замену перхлорату аммония, но все предлагаемые вещества пока слишком дороги, неэффективны или опасны.

Первая стадия производства СТТ включает подготовку окислителя (измельчение и сушка) и приготовление горюче-связующего (смешение олигомеров, пластификаторов и органической части окислительно-восстановительной инициирующей системы (ОВИС)). Затем смешивают окислитель с минеральными компонентами ОВИС, а горюче-связующее с остальными твердыми компонентами (БВВ, порошки металлов, катализаторы горения, стабилизаторы химической стойкости и пр.). Смешение вязкого горюче-связующего и окислителя производят в ротационных или роторных смесителях при небольшой скорости вращения. Готовой массой заполняют корпус РДТТ или форму (предварительно покрытую антиадгезивом). Шашку выдерживают некоторое время при повышенной температуре (45-70*С) в термокамере. Чем крупнее заряд и чем выше энергетика топлива, тем ниже температура нагрева и длительнее выдержка. После сшивки полимерного горюче-связующего трехмерной сеткой поперечных связей, шашку остужают и вынимают из формы (если отливали в форму) или направляют для окончательной сборки РДТТ (если отливали в корпус двигателя). СТТ являются более дорогими и сложными в производстве ТРТ, но, они обеспечивают высокие энергетические характеристики и позволяют производить шашки практически любого размера (до нескольких сотен тонн и более)[4].

Модифицированные двухосновные топлива

В качестве компонентов в смесевые топлива могут добавляться значительные количества двухосновных топлив. Такие составы называют модифицированными двухосновными топливами.

Карамельное топливо

В кустарном ракетомоделизме получило широкое распространение самодельное смесевое топливо на основе нитрата калия и органических связующих, доступных в быту (сорбит, сахар и т. п.). Достаточно простое в изготовлении и обращении, оно обладает невысоким удельным импульсом, отличается нестабильными свойствами и опасно в производстве. Аналогичные кустарные составы иногда используют нерегулярные вооружённые формирования для неуправляемых реактивных снарядов малой дальности (например, НУР Кассам).

Необычные топлива

В 2009 году в США прошли наземные огневые испытания твердотопливного двигателя на основе водяного льда и мелкодисперсного (около 80 нанометров) алюминиевого порошка.[6][7] На сегодняшний день НАСА рассматривает эту смесь как весьма перспективную (особенно в силу дешевизны) альтернативу твёрдому топливу.

Процесс горения

  1. Стадия инертного прогрева;
  2. Стадия разложения компонентов топлива;
  3. Стадия химического взаимодействия газообразных окисл. горючих элементов. При этом взаимодействии выделяется большое количества тепла.

Все эти процессы протекают одновременно и практически не разделены на пространственные зоны у поверхности горящей шашки. Высокое содержание в продуктах сгорания ТРТ твёрдых частиц снижает влияние давления на скорость горения шашки. Для уменьшения влияния случайных перепадов давления и начальной температуры на скорость горения шашки и колебания тяги, используют катализаторы горения ТРТ. Чаще всего в качестве катализаторов горения выступают минеральные или органические соединения переходных металлов. Например: оксид железа, оксид хрома, бихромат свинца, оксид свинца, карбонат свинца, ферроцен, трис-ацетилацетонаты кобальта и хрома и др. Эти добавки вносят в составы баллиститных ТРТ и СТТ, чаще всего, в количестве 1-5%.

В любом случае, повышение давления в области горения шашки приводит к некоторому увеличению скорости горения. При некоторых условиях это может привести к разрушению корпуса РДТТ. Высокие температуры также могут приводит к размягчению некоторых баллиститных топлив и изменению их формы в корпусе РДТТ. При запуске такого РДТТ происходит разрушение шашки и закупорка критического сечения сопла.

Факторы, влияющие на величину скорости горения:

  • Фракционный размер частиц окислителя и металлического горючего
  • Состав топлива
  • Влияние начальной температуры
  • Влияние давления в камере сгорания
  • Влияние технологических добавок
  • Влияние скорости газового потока, обдувающего горящую поверхность топлива.

Применение

  • В пиротехнических изделиях, в том числе, гражданского назначения, применяют дешёвый и надёжный дымный порох. Изделия небольшого размера (при умеренных удельном импульсе и максимальном давлении сгорания) сохраняют работоспособность практически бесконечно, если оберегать их от влаги и перепадов температуры.
  • В твердотопливных ускорителях для запуска ракет и/или ракетах ближнего боя (ЗУР, НУРС, ПТУР, ПТРК), как правило, используются относительно дешёвые пороха на основе твёрдого раствора нитроцеллюлозы в нитроглицерине и/или других жидких нитроэфирах (динитрат диэтиленгликоля и др.).
  • В крупных ракетах-носителях (к примеру: американских челноках), МБР и других требующих максимальной энергетики твердотопливных ракетах, как правило, применяются смесевые топлива. Так же, СТТ используют в некоторых ПКР и ЗУР, в связи с высоким удельным импульсом и долгим стабильным горением шашки.

Российские разработчики и производители твёрдого ракетного топлива

См. также

Примечания

Ссылки

wiki.sc

Твердое топливо - это... Виды, характеристики и производство твердого топлива

Все виды топлива вне зависимости от своего агрегатного состояния схожи в одном: главный элемент в их составе - углерод. Сложные органические соединения на его основе со временем превращаются в горючее вещество - топливо.

Дрова

горение твердого топлива

Дрова - это твердое топливо, для добычи которого не требуются геологические разработки и изыскания. Дровяное отопление на территории страны наиболее распространено ввиду своей доступности и небольшой стоимости в сравнении с другими видами топлива. Современный рынок отопительных приборов к тому же предлагает широкий ассортимент котлов разной конструкции, рассчитанных на использование дров.

Характеристики дров

Сухие дрова из твердых пород древесины, например, березы, обладают следующими характеристиками:

  • Высокая теплотворная способность. Содержание углерода в этом твердом топливе - 50-58 %, удельная теплота горения - до 15 МДж/кг.
  • После сгорания образуется минимальное количество золы.
  • Отсутствие серы в составе.
  • Сгорание древесины не оказывает негативного влияния на окружающую среду.

Из недостатков - большой объем топлива: запас дров на полный отопительный сезон занимает немало места. С учетом этого оптимальный уровень влажности достигается после двух лет выдержки древесины, ее запасают на несколько лет.

Нарекания вызывает необходимость предварительной обработки топлива: распил, раскол, сбор в поленницу. Колотые дрова стоят в несколько раз больше. Еще один нюанс - теплота сгорания топлива напрямую зависит от содержание влаги в нем. По этой причине место для хранения должно выбираться таким образом, чтобы к дровам не было доступа атмосферных осадков и влаги.

Топливные брикеты

твердое топливо длительного горения

Альтернатива привычным дровам - это твердое топливо, именуемое евродровами. Отходы пищевой промышленности, сельского хозяйства и деревообрабатывающего производства прессуются в формы кирпича или полена. При производстве твердого топлива такого вида не прибегают к клеящим составам: сырье распаривается, после чего прессуется при помощи лигнина - природного полимера.

В продаже широко представлены несколько типов топливных брикетов:

  • Пини-кей. Выполнены в форме четырех- либо шестигранных поленьев с продольными отверстиями. Производятся брикеты pini-kay на шнековых прессах под давлением порядка 1000 бар, что обеспечивает их высокую плотность - от 1,08 до 1,40 г/см3. Отверстия в поленьях увеличивают площадь горения твердого топлива и улучшают циркуляцию воздуха в топке, что повышает эффективность сжигания брикетов. Термообработка придает пини-кей темный цвет и повышает их влагоустойчивость, улучшая при этом показатели горения.
  • Нестро, или нельсон. Один из видов твердого топлива, изготавливаемого на гидравлическом либо ударно-механическом прессе под давлением 400-600 бар, что сказывается на плотности готовой продукции - 0,9-1,2 г/см3. Брикеты выполнены в цилиндрической форме, могут иметь или не иметь отверстие.
  • Руф. Под торговой маркой RUF выпускаются топливные брикеты в форме кирпича. Для производства прибегают к гидравлическим прессам под давлением 300-400 бар. Их плотность небольшая - 0,75-0,8 г/см3.

По эффективности топливные брикеты практически не уступают обычным дровам, поскольку изготавливаются из той же древесины. Минимальная влажность и большая плотность брикетов обеспечивают им высокую удельную теплоту сгорания.

Качество и тип исходного сырья также влияют на теплотворные характеристики евродров. Наиболее "теплыми" считаются брикеты, изготовленные их шелухи подсолнечника. Входящее в состав лузги масло обладает большей теплотой сгорания, чем у древесины, а в качестве дополнительного бонуса выступает минимальное количество образуемой в результате сгорания золы. Недостаток такого твердого топлива - это сильное загрязнение дымохода сажей из-за наличия масла в составе.

По уровню теплоотдачи второе место занимают брикеты из древесных опилок - они не уступают деревянным аналогам. Поленья, спрессованные из шелухи риса, обладают минимальной теплоотдачей.

Как выбрать евродрова

сжигание твердого топлива

При выборе топливных брикетов берут во внимание теплотворную способность сырья, его зольность и процент балластных веществ. Твердое топливо из рисовой шелухи обладает не только минимальной удельной теплотой сгорания, но и высокой зольностью - порядка 20 %.

При покупке также стоит обратить внимание на размер брикетов. Твердое топливо высокого качества, произведенное на современном оборудовании, обладает длиной 250-350 мм и толщиной 60-80 мм. Дешевое сырье тоньше и короче, что обусловлено более рыхлой структурой: поленья больших габаритов будут разваливаться под собственным весом. Естественно, это сказывается на теплотворной способности топлива.

Преимущества и недостатки

твердое топливо

Твердое топливо - это один из наиболее экологичных видов горючего. Топливные брикеты производятся из отходов промышленности - рисовой шелухи, опилок, лузги гречихи и подсолнечника, стеблей кукурузы, сена и прочего сырья.

В отличие от привычных деревянных поленьев, брикеты более технологичны и компактны: благодаря цилиндрообразной форме их можно уложить в плотные стопки. Несмотря на явные преимущества, у евродров есть свои недостатки:

  • Высокая стоимость. Бытует мнение, что топливные брикеты более выгодны с экономической точки зрения. Утверждается, что при большей стоимости тонны сжигание твердого топлива выделяет большее количество киловатт в сравнении с горением обыкновенных дров. Но на практике цифры несколько меньше: евродрова выделяют больше тепла, но приблизительно на треть, при этом происходит переплата.
  • Необходимость правильного хранения. Брикеты из опилок производятся по технологии, исключающей высокую влажность воздуха в помещении. Если они будут храниться так же, как и обычные дрова, то скоро превратятся в исходное сырье - опилки.

Топливные гранулы - пеллеты

производство твердого топлива

Идентичное сырье используется для производства топливных гранул - пеллет. Их выпуск был налажен в странах Европы в середине прошлого века, а сегодня пеллетные котлы считаются одним из наиболее распространенных отопительных приборов.

Перемолотое дробилками в муку сырье поступает в пресс-гранулятор, формирующий гранулы длиной около 50 мм и диаметром 6-8 мм. Стандарты габаритов гранул меняются в зависимости от страны производства. По аналогии с топливными брикетами пеллеты обладают низкой влажностью и высокой плотностью.

Удельная теплота сгорания гранул идентична дровам - 3,5 кВт/час. В продаже можно встретить и светлые, и темные пеллеты; последние обработаны термически и часто именуются био-углем. Торрецифирование повышает теплотворную способность пеллет, приравнивая их к другому виду твердого топлива - углю.

Виды пеллет

твердое топливо уголь

Топливные гранулы подразделяются на три категории:

  • Стандарт. Пеллеты темного цвета, производимые из лузги подсолнечника и шелухи гречихи. Процент зольности "стандарта" не должен превышать 3 %. Доступная стоимость при высоких показателях эффективности делает этот вид пеллет наиболее популярным.
  • Премиум. Светло-серые или белые гранулы. Для них характерен минимальный уровень зольности - 0,4 % - и высокий показатель удельной теплоты сгорания.
  • Индустриальный. Используется в промышленности. Стоимость грязно-серых пеллет самая низкая; производятся из древесных отходов.

Топливные гранулы сжигаются в котлах специальной конструкции, оснащенных топливной камерой и бункером, разработанными для такого типа топлива.

Высокотехнологичная горелка повышает эффективность пеллетного котла в сравнении с другими твердотопливными котлами и газовым отопительным оборудованием.

Щепа и опилки

виды твердого топлива

Опилки и щепа - не просто сырье, но и один из видов твердого топлива длительного горения. Отходы деревообрабатывающей промышленности решают актуальную для многих отопительных приборов проблемы длительного горения.

Поддержание постоянного давления в жидкотопливных и газовых котлах решает проблему непрерывной подачи горючего. Эксплуатация твердотопливных моделей требует от владельца постоянной подачи топлива ввиду фиксированного размера топки. После сгорания одной порции горючего требуется закладка новой. Бункер котлов, питаемых опилками, обеспечивает непрерывную работу в течение 10-12 часов.

Пеллетные и угольные котлы обладают аналогично конструкцией, при этом проблема длительного горения в них решается использованием отходов деревообрабатывающей промышленности с максимальной экономической выгодой: щепа и опилки закупаются на лесопилках за бесценок.

Заключение

Неископаемое твердое топливо на основе древесины и отходов промышленности - доступное и эффективное горючее. Оно пользуется популярностью и широко распространено в странах Европы.

fb.ru

Вам может понравится

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о